Способ получения пигментных паст с металлическим эффектом

 

Использование: в лакокрасочной промышленности при получении пигментных паст с металлическим эффектом. Сущность изобретения: алюминиевую пудру или смесь ее с тонирующим пигментом диспергируют в 2-5%-ном водном растворе олигоэфира на основе диметилтерефталата, пентаэритрита и фталевого ангидрида при их молярном соотношении соответственно 2:3:1-5 или олигоэфира на основе пентаэритрита и фталевого ангидрида при их молярном соотношении соответственно 3: 3-7 при количестве олигоэфира 5-30% от массы алюминиевого пигмента. После фильтрации продукт совмещают вытеснением воды с лаком пленкообразователя или пластификатором. Разбавляют дополнительным количеством лака или пластификатора до содержания алюминиевого пигмента в пасте 6-15 мас.%. Свойства пигментных паст без тонирующего пигмента: коэффициент отражения 0,76-0,78, светлота 82-85, кроющая способность 40-42 м²/кг; с тонирующими пигментами: коэффициент отражения 0,5-0,6, светлота 49-68, кроющая способность 43-52 м²/кг, 1 табл.

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности.

Известен способ получения пигментных паст смешением неорганического пигмента с карбоксилсодержащим полимерным модифицирующим агентом, например алкидной смолой на основе поликарбоновых кислот или их ангидридов, таких как фталевый ангидрид в виде 10-50%-ного водного раствора при концентрации пигмента 5-60 мас. с последующим добавлением при интенсивном перемешивании соли поливалентного металла в количестве 0,5-10 мас. от массы пигмента и модифицирующего полимера в виде водного раствора при 20-80^oC для коагуляции полимера на частицах пигмента, фильтрацией, промывкой водой и сушкой.

Способ позволяет улучшить диспергируемость порошкового пигментного концентрата в водной среде за счет образования тонкого полимерного покрытия на пигментных частицах. Согласно этому способу получают порошковые пигментные концентраты для водных красок и чернил. Однако этот способ не позволяет получить цветных паст на основе алюминиевого и тонирующего пигментов с металлическим эффектом, так как для создания такого эффекта пигмент должен иметь чешуйчатую форму, которая обеспечивает изменение оттенка лакокрасочного покрытия или внешней поверхности изделия в зависимости от угла наблюдения ("флоп"-эффект). При этом наилучший "флоп"-эффект обеспечивается за счет высокой степени отражения пигментированной поверхности при параллельном расположении чешуек металлического пигмента в покрытии или в связующем, с определенной степенью дисперсности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пигментов типа "металлик" в виде паст, согласно которому частицы алюминиевого пигмента в виде порошка диспергируют в среде органического растворителя, вводят смесь насыщенной карбоновой кислоты или насыщенного моно- или дифосфата и полиненасыщенного мономера и осуществляют процесс полимеризации с осаждением полимера на частицах пигмента с последующим их выделением фильтрацией.

Недостатками этого способа являются: сложность проведения полимеризации на поверхности алюминиевой пудры, токсичность ввиду использования большого количества органического растворителя и узкая область применения, обусловленная требованием совместимости органического растворителя с окрашиваемыми материалами.

Задачей изобретения является упрощение процесса при улучшении условий труда и экологии за счет исключения органического растворителя, а также расширение области использования способа и повышение качества полученных пигментных паст.

Данная задача решается способом получения пигментных паст с металлическим эффектом диспергированием пигмента на основе металлической пудры, нанесением на поверхность пигментных частиц карбоксилсодержащего полимера и фильтрацией, причем по изобретению в качестве пигмента используют алюминиевую пудру или ее смесь с тонирующим пигментом, взятым в количестве 20-50% от массы алюминиевой пудры, в качестве карбоксилсодержащего полимера используют олигомер на основе диметилтерефталата, пентаэритрита и фталевого ангидрида, взятых в молярном соотношении соответственно 2:3:1-5, или олигомер на основе пентаэритрита и фталевого ангидрида, взятых в молярном соотношении соответственно 3:3-7, а нанесение его на поверхность пигментных частиц осуществляют в процессе диспергирования алюминиевого пигмента в 2-5%-ном водном растворе названного олигомера, взятого в количестве 5-30% от массы алюминиевого пигмента, с последующей коагуляцией олигомера 15-20%-ным водным раствором соли поливалентного металла, а после фильтрации совмещают полученный продукт вытеснением воды с лаком пленкообразователя или с пластификатором и разбавляют дополнительным количеством лака или пластификатора до содержания алюминиевого пигмента в полученной пасте 6-15 мас.

Процесс согласно изобретению проводят следующим образом. Алюминиевую пудру и 2-5% водный раствор карбоксилсодержащего олигоэфира диспергируют в бисерной мельнице в течение 1,5-2 ч. Количество карбоксилсодержащего олигоэфира составляет не менее 5% (в расчете на сухой продукт) от массы алюминиевой пудры. По желанию в исходную систему вводят тонирующий пигмент, например, фталоцианинового, антрахинонового, кубового, индигоидного, тиоиндигоидного ряда, азопигменты, красочные лаки, технический углерод, железоокисный пигмент, свинцовые крона, диоксид титана и др. в количестве 20-50% от массы алюминиевой пудры. К полученной суспензии добавляют 15-20%-ный водный раствор соли поливалентного металла, например, хлорида кальция, хлорида бария, ацетата свинца, хлорида никеля, сульфата алюминия и др. в количестве 0,4-1,0% от массы алюминиевой пудры в пересчете на сухую соль и перемешивают в течение 4-10 мин, после чего отфильтровывают, отделяют от бисера и помещают в смеситель типа "Вернер-Пфляйдерер" для совмещения с лаком пленкообразователя или с пластификатором вытеснением воды (отбивка). В случае последующего использования пигментной пасты для приготовления лакокрасочных композиций в качестве агента для отбивки используют лак пленкообразователя, такой как МЛ-1110 (ГОСТ 20481-75), ГФ-0189 (ТУ 6-10-1324-72), ГФ-046 (РТУ 6-10-612-86), НЦ-134 (ТУ 6-10-1291-77), АС-1767 (ТУ 6-10-1473-76), МС-25 (ТУ 6-10-1403-78), УР-231 (ТУ 6-10-863-76) и др. Отбивку ведут при перемешивании и порционной загрузке лака пленкообразователя в течение 30-60 мин. В случае использования пигментной пасты для окраски пластмасс или одновременной окраски и пластификации лакокрасочных материалов отбивку ведут с пластификатором, например, таким как диоктилфталат, дибутилфталат и т.п. путем порционной его загрузки при перемешивании в течение 80-90 мин. Количество агента для отбивки составляет 80-200% от массы алюминиевой пудры. Полученную пасту разбавляют дополнительным количеством лака или пластификатора до содержания алюминиевого пигмента 6-15% Карбоксисодержащий олигоэфир получают на основе диметилтерефталата (ДМТФ), пентаэритрита (ПЭ) и фталевого ангидрида (ФА) либо на основе пентаэритрита и фталевого ангидрида.

В первом случае ДМТФ подвергают переэтерификации пентаэритритом в мольном соотношении 2: 3 при температуре 2405^oC в течение 6-8 ч, после чего в расплав переэтерификата вводят ФА в количестве 1-5 моль на 2 моль ДМТФ и проводят поликонденсацию в течение 0,20-0,25 ч при температуре 1605^oC в течение 0,20-0,25 ч.

Олигоэфир на основе ПЭ и ФА получают путем конденсации исходных компонентов в молярном соотношении 3:2 при температуре 2405^oC в течение 3-4 ч с последующей обработкой ФА в количестве 1-5 моль на 3 моль ПЭ при температуре 1605^oC в течение 0,20-0,25 ч.

Путем нейтрализации щелочным агентом олигоэфиры переводятся в водный раствор с pH 7,5-8,0.

Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами и таблицей.

Пример 1. Получение олигоэфира на основе диметилтерефталата (ДНТФ), пентаэритрита (ПЭ) и фталевого ангидрида (ФА).

В трехгорлую колбу емкостью 1000 мл, снабженную мешалкой, термометром и холодильником для отгона метанола, загружают 324,3 г (1,67 моль) ДТМФ и 340,4 г (2,50 моль) ПЭ, нагревают до температуры 2405^oC и ведут перетерификацию в течение 7 ч. Переэтерификат охлаждают до температуры 1605^oC и вводят в расплав 296,2 г 2,0 моль ФА. Перемешивают содержимое колбы при температуре 1605^oC в течение 15 мин, после этого полученный олигоэфир сливают. Водный раствор олигоэфира готовят путем его растворения в воде при добавлении гидроксида аммония до pH 7,5-8,5. Молярное соотношение мономеров составляет: ДМТФ ПЭ ФА 2 3 2,4. Аналогично получают олигоэфиры при молярных соотношениях ДМТФ ПЭ ФА соответственно 2 3 1-5.

Пример 2. Получение олигоэфира на основе пентаэритрита и фталевого ангидрида.

В трехгорлую колбу емкостью 1000 мл, снабженную мешалкой, термометром и холодильником, загружают 204 г (1,5 моль) ПЭ и 148,1 г (1,0 моль) ФА, нагревают до температуры 2405^oC и ведут поликонденсацию в течение 3 ч. По истечении указанного времени содержимое колбы охлаждают до температуры 1605^oC, вводят в расплав 296,2 г (2,0 моль) ФА и перемешивают в течение 10 мин, после чего полученный олигоэфир сливают. Водный раствор олигоэфира получают путем растворения его в воде при добавлении едкого натра до pH 7,5-8,5. Молярное соотношение ПЭ ФА составляет 3 6. Аналогично получают олигоэфиры с молярным соотношением ПЭ ФА, соответственно, 3 3-7.

Пример 3. Получение пигментной пасты.

В бисерную мельницу емкость 1000 мл загружают 220 г 4,5%-ного водного раствора карбоксилсодержащего олигоэфира (ОЭ) и 100 г алюминиевой пудры и диспергируют со стеклянным бисером в течение 2 ч. К полученной суспензии в течение 4-7 мин добавляют 2,5 г 20%-ного раствора сульфата алюминия и перемешивают 3-5 мин. После фильтрации и отделения от бисера водную пасту подвергают отбивке от воды в смесителе типа "Вернер-Пфляйдерер" в течение 40 мин при порционной загрузке 130 г лака МЛ-1110. К полученной пасте пигмента в лаке пленкообразователя добавляют при перемешивании 450 г лака пленкообразователя. Получают пигментную пасту, обладающую ярко выраженным металлическим эффектом.

Примеры 4-11. Получают пигментные пасты аналогично примеру 3, с той лишь разницей, что изменяют тип тонирующего пигмента, его количество и концентрацию водного раствора карбоксидсодержащего олигоэфира, время обработки, режим закрепления олигоэфира солью поливалентного металла, тип агента для отбивки, его количество и время отбивки, а также количество агента для разбавления. В таблице приведены параметры процесса получения и свойства пигментных паст (коэффициент отражения, светлота, кроющая способность) в соответствии с примерами 4-11.

Пример 12. Получение полимерной пленки серебристой окраски с металлическим эффектом.

Пигментную пасту, полученную согласно примеру 3, в количестве 2,2 г (2,3%) смешивают с 55 г (58,4%) поливинилхлорида С-7059, 19 г (20,2%) диоктилфталата, 15 г (15,9%) сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола марки АВС 2501 и 3 г (3,2%) каучука СКС К-17. Полимерную смесь подают через микструдер на капировальную машину "ВЭМА" и получают серебристую пленку, обладающую ярковыраженным металлическим эффектом и улучшенными физико-механическими показателями (в скобках приведены показатели промышленного образца): устойчивость окраски к сухому трению, балл 5(4), к мокрому трению 5(4); относительное удлинение, в продольном направлении - 280(160), в поперечном направлении 220(140); разрушающее напряжение при растяжении, МПа: в продольном направлении 13,9(7,8), в поперечном направлении 9,5(7,8). Паста легко смешивается с полимером и обеспечивает привлекательный внешний вид пленки (типа перламутра).

Таким образом, способ получения пигментных паст по изобретению отличается простотой и основан на применении водных растворов, что значительно улучшает экологические условия его осуществления. Как следует из данных таблицы, способ позволяет получать пигментные пасты улучшенного качества. Полимерная оболочка на пигментных частицах улучшает совместимость пигментов с пленкообразователем или связующим, что значительно сокращает время приготовления композиций для получения полимерных материалов.

Формула изобретения

Способ получения пигментных паст с металлическим эффектом диспергированием пигмента на основе металлической пудры, нанесением на поверхность пигментных частиц карбоксилсодержащего полимера и фильтрацией, отличающийся тем, что в качестве пигмента используют алюминиевую пудру или ее смесь с тонирующим пигментом, взятым в количестве 20 50% от массы алюминиевой пудры, в качестве карбоксилсодержащего полимера используют олигомер на основе диметилтерефталата, пентаэритрита и фталевого ангидрида, взятых в молярном соотношении соответственно 2 3: 1 5, или олигомер на основе пентаэритрита и фталевого ангидрида, взятых в молярном соотношении соответственно 3 3 7, а нанесение его на поверхность пигментных частиц осуществляют в процессе диспергирования алюминиевого пигмента в 2 5%-ном водном растворе названного олигомера, взятого в количестве 5 30% от массы алюминиевого пигмента, с последующей коагуляцией олигомера 15 20%-ным водным раствором соли поливалентного металла, а после фильтрации совмещают полученный продукт вытеснением воды с лаком пленкообразователя или с пластификатором и разбавляют дополнительным количеством лака или пластификатора до содержания алюминиевого пигмента в полученной пасте 6 15 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3